本文關鍵詞：太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)性能研究

  更多相關文章： PV/T 復合熱源熱泵熱水系統(tǒng) 多孔扁盒 運行模式 光電/光熱效率

【摘要】：隨著世界能源需求的不斷增長,可再生能源的開發(fā)和利用逐漸成為人們研究的重點。太陽能以其取之不盡、安全、無污染等特點受到人們的重視；近年來,我國城鎮(zhèn)化建設的步伐不斷加快,建筑能耗隨之大幅度增加,而在建筑能耗中,暖通空調(diào)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)所占的比例接近60%。因此研究一種基于太陽能利用的光伏/光熱一體化熱泵熱水系統(tǒng),在實現(xiàn)光伏發(fā)電的同時,為建筑物提供用于供暖和生活用的熱水成為一種可以緩解能源壓力的有效途徑。本文圍繞自行研發(fā)的裸板式多孔扁盒集熱器,搭建了太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)實驗平臺,以提高系統(tǒng)的光熱/光電輸出性能和推動其實現(xiàn)產(chǎn)品實用化為目的進行了相關的研究。首先,根據(jù)目前的光伏組件加工工藝,研發(fā)了一種多晶硅PV/T裸板集熱/蒸發(fā)器。集熱器背部焊接6根鋁制多孔扁盒結構集熱管作為吸熱裝置,扁盒截面尺寸為25mm×2.5mm,每個扁盒管內(nèi)部分為5個相同的矩形流通通道。以此為核心與風冷式翅片管蒸發(fā)器進行混聯(lián)搭建了光伏/光熱一體化熱泵(PV/T-HP)熱水系統(tǒng)實驗臺。其次,根據(jù)系統(tǒng)不同控制方式,提出雙熱源運行、單太陽能運行、單空氣能運行三種不同模式。針對三種不同模式,在常州地區(qū)春季和夏季工況條件下將200 L加熱到55℃,探討不同運行模式下,環(huán)境工況對實驗性能的影響。結果顯示夏季工況下,雙熱源運行模式分別比單太陽能和單空氣能模式的加熱時間縮短了42%和54%,COP分別提高了24.47%和40.14%；春季工況下雙熱源運行模式下分別比單太陽能和單空氣能模式的加熱時間縮短了29.7%和45.8%,COP分別提高了22.1%和39.0%；另外,針對熱泵熱水系統(tǒng)中的板式蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝水箱、膨脹閥四個部件建立了相應的數(shù)學模型。對熱泵系統(tǒng)在室外環(huán)境溫度為30℃條件下進行了相關熱力性能的模擬及誤差分析。結果顯示加熱時間的模擬值與實驗值最大誤差為5.14%,最小誤差為0.20%；COP的模擬值與實驗值最大誤差為18.67%,最小誤差為1.44%。最后,針對搭建的實驗平臺,研究了在常州地區(qū)春季和夏季工況條件下,系統(tǒng)進行循環(huán)加熱熱水的性能實驗。對比研究了系統(tǒng)熱電聯(lián)供模式和單一光電模式下的性能,深入探討了太陽輻射強度、環(huán)境溫度、PV/T集熱板溫度等參數(shù)對系統(tǒng)光電/光熱性能的影響。結果顯示,夏季工況下的平均光熱效率為55%,熱電聯(lián)供模式光電效率為15.4%,單一光電模式的光電效率為12.4%；春季工況下的平均光熱效率為53.5%,熱電聯(lián)供模式光電效率為21.5%,單一光電模式的光電效率為18.5%。為系統(tǒng)的推廣應用提供了數(shù)據(jù)支持。
【關鍵詞】：PV/T 復合熱源熱泵熱水系統(tǒng) 多孔扁盒 運行模式 光電/光熱效率
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU822;TU18
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 主要符號表10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-17
• 1.1.1 可再生能源利用現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 太陽能資源13-14
• 1.1.3 太陽能利用現(xiàn)狀14-17
• 1.2 熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀綜述17-21
• 1.2.1 太陽能光伏光熱系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 空氣源熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 太陽能熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 第二章 太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵(PV/T-HP)熱水系統(tǒng)及實驗臺構建22-31
• 2.1 太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)原理與特點22-23
• 2.2 太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)實驗平臺23-30
• 2.2.1 太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)實驗平臺組成23-26
• 2.2.2 PV/T復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)實驗測試系統(tǒng)26-29
• 2.2.3 實驗誤差分析29-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第三章 復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)性能實驗研究31-37
• 3.1 復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)運行模式介紹31
• 3.2 不同季節(jié)工況下系統(tǒng)各運行模式加熱熱水實驗性能分析31-34
• 3.2.1 夏季工況下不同運行模式系統(tǒng)加熱熱水性能分析31-33
• 3.2.2 春季工況下不同運行模式系統(tǒng)加熱熱水性能分析33-34
• 3.3 不同季節(jié)工況下系統(tǒng)各運行模式加熱熱水實驗性能對比34-35
• 3.4 本章小結35-37
• 第四章 復合熱源熱泵系統(tǒng)熱力性能模擬研究37-50
• 4.1 復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)數(shù)學模型37-49
• 4.1.1 板式蒸發(fā)器數(shù)學模型37-42
• 4.1.2 壓縮機的數(shù)學模型42-43
• 4.1.3 冷凝水箱的數(shù)學模型43-45
• 4.1.4 熱力膨脹閥數(shù)學模型45-46
• 4.1.5 熱泵熱力循環(huán)系統(tǒng)模型與驗證46-49
• 4.2 本章小結49-50
• 第五章 太陽能光伏光熱復合空氣源熱泵(PV/T-HP)熱水系統(tǒng)實驗性能研究50-60
• 5.1 PV/T復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)實驗運行特性50-56
• 5.1.1 性能評價指標50-52
• 5.1.2 不同季節(jié)恒定進水溫度下PV/T復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)熱輸出特性分析52-55
• 5.1.3 PV/T集熱蒸發(fā)板集熱性能分析55-56
• 5.2 PV/T復合熱源熱泵熱水系統(tǒng)熱電聯(lián)供與單一光電輸出模式性能對比56-59
• 5.2.1 恒定進水溫度下系統(tǒng)熱電聯(lián)供與單一光電模式性能對比56-57
• 5.2.2 PV/T集熱蒸發(fā)板溫度對光電輸出特性影響57-59
• 5.3 本章小結59-60
• 第六章 結論與展望60-63
• 6.1 研究總結60-61
• 6.2 研究展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-68
• 作者簡介68

【參考文獻】

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本文編號：779031